JPWO2020178982A1 - 情報処理装置および測位補強情報送信方法 - Google Patents

Abstract

地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、準天頂衛星（１）から測位補強情報（ａ）を送信するグリッド間隔（Ｄｈ）を設定する。

Description

本発明は、地上局端末の測位誤差の補正に用いられる測位補強情報を生成する情報処理装置および測位補強情報送信方法に関する。

準天頂衛星から配信された測位補強情報を用いて、地上局端末がＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の測位誤差を補正するシステムがある。このシステムは、センチメートル級の測位精度を実現することができ、ＣＬＡＳと呼ばれている。ＣＬＡＳにおいて、地上には多数の電子基準点が設置されている。さらに、地上は、複数のエリアに分けられ、グリッド点がそれぞれ等間隔に並ぶ仮想のグリッドが設定されている。

また、測位誤差の要因の一つとして、電離層における測位信号の遅延がある。電離層で測位信号の伝搬が遅延すると、ＧＮＳＳ衛星から地上局端末までの疑似距離の測定誤差が生じて測位精度が劣化する。測位補強情報には、電離層における測位信号の遅延の補正値が含まれる。以下、この補正値を電離層補正値と記載する。電離層補正値は、複数の電子基準点からそれぞれ得られた疑似距離の測定結果を用いてグリッド点ごとに算出される。

準天頂衛星は、地上に設定されたエリアごとに、エリアに設定された複数のグリッド点のそれぞれについて、対応する電離層補正値を含む測位補強信号を順に配信する。ＣＬＡＳにおいて、測位補強信号の伝送容量には制限があり、約２ｋｂｐｓ（ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）である。これにより、サービス対象の全ての範囲に測位補強信号をくまなく配信するためには、測位補強情報の情報量を削減（例えば、圧縮）する必要がある。

例えば、特許文献１には、測位補強情報の情報量を削減してから地上局端末に配信する測位システムが記載されている。このシステムは、方法（１）および（２）で、測位補強情報の情報量を削減している。方法（１）は、サービス対象の範囲内でグリッドの間隔を広げることで、配信すべき測位補強信号を減らしている。方法（２）では、電離層補正値を関数で近似し、近似した関数の係数のみを測位補強信号として配信することで、情報量を削減している。

国際公開第２０１６／０８８６５４号

しかしながら、グリッドの間隔を広げた場合、配信すべき情報量は削減されるが、その分だけ測位精度が劣化する。また、電離層補正値を関数で近似する場合においても、近似誤差によって測位精度が劣化する。このように、特許文献１に記載された測位システムでは、測位補強情報の情報量を削減すると、測位精度が劣化するという課題があった。

さらに、特許文献１に記載された測位システムには、電離層擾乱に起因した測位精度の劣化が考慮されていない。このため、電離層擾乱が発生して測位信号の遅延量が変化した場合、測位精度が劣化するという課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、電離層擾乱が発生しても測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる情報処理装置および測位補強情報送信方法を得ることを目的とする。

本発明に係る情報処理装置は、測位補強情報を送信する第１の衛星と、測位情報を送信する第２の衛星と、測位情報を用いて測位を行う端末とを備え、第１の衛星が、地上に設定されたグリッド点に対応する測位補強情報を送信し、端末が、測位補強情報を用いて測位情報を補正して測位を行う測位システムに用いられる。当該情報処理装置は、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、第１の衛星から測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定する設定部と、設定部によって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算する計算部と、計算部によって計算された測位補正情報を含む測位補強情報を、第１の衛星に送信する処理を行う送信部を備える。

本発明によれば、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、第１の衛星から測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定している。これにより、電離層擾乱が発生しても測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。

実施の形態１に係る測位システムの概要を示す図である。 実施の形態１に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 地上に設定されたエリアごとのグリッドを示す図である。 実施の形態１に係る測位補強情報送信方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、実施の形態１に係る情報処理装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る情報処理装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 電離層擾乱の影響を受けやすいエリアを緯度ごとに分けた図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る測位システムの概要を示す図であり、準天頂衛星１を用いたＣＬＡＳを示している。図１に示す測位システムは、例えば、準天頂衛星１、ＧＮＳＳ衛星２、地上局端末３、主管制局４、電子基準点５およびアップリンク局６を備える。

準天頂衛星１は、地上局端末３に対して測位補強情報ａを送信する第１の衛星である。測位補強情報ａは、測位情報ｂの補正に用いられる情報であり、様々な誤差に対する補正値が含まれている。例えば、測位補強情報ａに含まれる補正値には、電離層における測位情報の伝搬遅延の補正値、対流圏における測位情報の伝搬遅延の補正値、これらの補正値の誤差（インテグリティ情報）がある。

ＧＮＳＳ衛星２は、地上局端末３に対して測位情報ｂを送信する第２の衛星である。例えば、ＧＮＳＳ衛星２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）衛星である。測位情報ｂは、地上局端末３の測位に用いられる情報である。

地上局端末３は、測位情報ｂを用いて測位を行う端末である。また、地上局端末３は、測位補強情報ａを用いて測位情報ｂを補正して測位を行う。準天頂衛星１は、測位補強情報ａの他に、測位補完情報ｃを地上局端末３に送信する。測位補完情報ｃは、地上局端末３による測位情報ｂを用いた測位を補完する情報である。

主管制局４は、実施の形態１に係る情報処理装置であり、測位補強情報ａを生成する。主管制局４によって生成された測位補強情報ａは、アップリンク局６に出力される。アップリンク局６は、測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、アップリンク局６を介して主管制局４から受信した測位補強情報ａを、Ｌ６信号として地上局端末３に配信する。

電子基準点５は、地上の複数の箇所に設置されており、ＧＮＳＳ衛星２から測位情報ｂ（ＧＮＳＳ信号）を受信し、当該電子基準点５の既知の位置情報と受信された測位情報ｂとを用いて、測位情報ｂに含まれる誤差量を推定して、推定された誤差量を補正する補正情報を、主管制局４に送信する。例えば、日本国において、電子基準点５は、約２０ｋｍ間隔で約１３００箇所に設置されている。

ＣＬＡＳにおいて、地上には、等間隔に仮想のグリッドが設定される。グリッド点は、等間隔に配置された仮想的な電子基準点であり、電離層における測位情報ｂの伝送遅延の補正値が、グリッド点ごとに計算される。以下、この補正値を電離層補正値と記載する。例えば、日本国において、グリッド点は、約６０ｋｍ間隔で、約３５０箇所に設定されている。準天頂衛星１は、電離層補正値を含む測位補強情報ａを、３０秒ごとに配信する。

電離層補正値は、電離層において生じた、ＧＮＳＳ衛星２から各グリッド点までの距離における測位情報の遅延量である。地上局端末３は、測位情報ｂを用いてＧＮＳＳ衛星と当該地上局端末３との間の疑似距離を測定し、測定された疑似距離を、測位補強情報ａに含まれる電離層補正値を用いて補正することで、高精度な疑似距離を得ることができる。

電離層補正値をグリッド点ごとに計算する、すなわち、電離層補正値をグリッド点ごとに割り振ることで、電離層補正値を含む測位補強情報ａは、空間的に圧縮される。なお、電離層補正値を含む測位補強情報ａの伝送容量は、約２ｋｂｐｓに規定されている。

前述したように、電離層補正値はグリッド点ごとに計算されるので、地上局端末３は、準天頂衛星１から配信された測位補強情報ａのうち、当該地上局端末３に最も近い箇所に設定されたグリッド点に対応する電離層補正値を含んだ測位補強情報ａを用いることで、測位情報ｂを正確に補正できる。すなわち、グリッド間隔を狭くするほど、地上局端末３は、近傍に設定されたグリッド点に対応する電離層補正値を受信することができるので、測位精度が向上する。

しかしながら、測位補強情報ａの伝送容量には制限（約２ｋｂｐｓ）があり、グリッド間隔を狭めることはできない。一方、測位補強情報ａの伝送すべき情報量を削減するために、当初の６０ｋｍ間隔から、当該間隔の２倍以上の整数倍の間隔（例えば、１２０ｋｍ間隔）にグリッド間隔を広げた場合、測位精度は、センチメートル級からデジメートル級に劣化する。また、電離層補正値を関数で近似したときの係数のみを、測位補強情報ａに含めて送信することで、伝送すべき情報量は削減されるが、近似誤差によって、測位精度は、センチメートル級からデジメートル級に劣化する。

また、電離層擾乱は、不均一な電離層を生成するので、電離層擾乱の影響を強く受けた電離層における測位情報ｂの遅延は、電離層擾乱の影響が弱い電離層における測位情報ｂの遅延とは異なるものになる。この遅延の差は、疑似距離の補正値である電離層補正値の精度を大きく劣化させる。

そこで、実施の形態１に係る測位システムでは、情報処理装置が、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を、予め設定する。これにより、過去に電離層擾乱の影響を受けた度合いに応じてグリッド間隔が設定されるので、電離層擾乱が発生しても地上局端末３は測位精度を保つことができる。さらに、グリッド間隔が所定の値（例えば、６０ｋｍ）に固定されず、電離層擾乱の影響を受けた度合いが低いエリアではグリッド間隔を広げることができるので、測位補強情報ａの情報量を削減することが可能である。

図２は、実施の形態１に係る情報処理装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した主管制局４に相当する装置である。図２に示す情報処理装置は、データベース４０、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３を備えて構成され、複数の電子基準点５のそれぞれによって計測された測位の補正情報に基づいて、複数のグリッド点のそれぞれに対応した測位補強情報ａを生成する。

データベース４０は、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値が格納されたデータベースであり、例えば、エリアごとの各グリッド点に対応する電離層補正値の過去の履歴データが格納されている。なお、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いが特定可能になるまで、電離層補正値は、長期間、エリアごとにモニタされ、データベース４０に格納される。

電離層擾乱の影響を強く受けたエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の空間的なばらつきが大きく、電離層擾乱の影響をあまり受けなかったエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の空間的なばらつきが小さい。すなわち、電離層補正値は、電離層擾乱の発生度合いの指標値となり得る。

なお、データベース４０は、実施の形態１に係る情報処理装置とは別に設けられた装置が備えてもよい。この場合、実施の形態１に係る情報処理装置は、上記装置に無線または有線で接続して、データベース４０に格納されたデータを読み出す。このように、実施の形態１に係る情報処理装置は、データベース４０を備えていなくてもよい。

グリッド設定部４１は、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定する設定部である。例えば、グリッド設定部４１は、データベース４０から読み出したエリアごとの電離層補正値の過去の履歴データの統計情報に基づいて、測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定する。

図３は、地上に設定されたエリアごとのグリッドを示す図である。例えば、日本国は、（１）から（１２）までのエリアに分けられ、エリアごとにグリッドが設定される。グリッド設定部４１によって、グリッド点の間隔は静的に設定される。静的とは、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、グリッド点の間隔を予め設定しておくことを意味する。

グリッド設定部４１は、準天頂衛星１から配信される測位補強情報ａのそれぞれに対応するグリッド点の総数が規定値以下になるようにグリッド間隔を設定する。規定値とは、測位補強情報ａの伝送容量の制限を満たすグリッド点の総数である。

計算部４２は、複数の電子基準点５によってそれぞれ計測された測位補正情報に基づいて、グリッド設定部４１によって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算する。実施の形態１における計算部４２では、測位補正情報である電離層補正値を計算する。送信部４３は、計算部４２によって計算された電離層補正値を含む測位補強情報ａを、準天頂衛星１に送信する処理を行う。例えば、送信部４３は、アップリンク局６を介して、測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、主管制局４から受信された測位補強情報ａを地上局端末３に配信する。

次に、実施の形態１に係る情報処理装置の動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る測位補強情報送信方法を示すフローチャートであり、主管制局４である情報処理装置の動作を示している。
グリッド設定部４１は、データベース４０から読み出されたエリアごとの発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、グリッド点の間隔を設定する（ステップＳＴ１）。
例えば、グリッド設定部４１は、エリアごとに、データベース４０から下記式（１）で表されるグリッド点ごとの電離層補正値Ｉ_Ｇｉを読み出す。下記式（１）において、ｘ_Ｇｉおよびｙ_Ｇｉは、第ｉのグリッド点の緯度および経度であり、Ｉ_Ｇｉは、第ｉのグリッド点に対応する電離層補正値である。Ｎは、１以上の自然数である。

次に、グリッド設定部４１は、下記式（２）に基づいて、エリアごとに、電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきを計算する。下記式（２）において、ｉ∈ｈは、第ｈのエリアに含まれる電子基準点５のインデックスｉの集合を意味しており、ｖａｒは、分散を計算することを意味する。グリッド設定部４１は、データベース４０から、長期間計測された電離層補正値Ｉ_Ｇｉを読み出し、下記式（２）を用いて電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきを計算し、下記式（３）を用いて、電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきの平均値Ω_ｈバーを計算する。平均値Ω_ｈバーは、電離層の安定度合いの尺度となり得る。

測位補強情報ａを送信するグリッド点の総数の規定値ＴＨは、各エリア内のグリッド点の数をＭ_ｈとした場合、下記式（４）で表すことができる。下記式（４）において、Ｈは地上に設定されたエリアの総数である。さらに、グリッド点の数Ｍ_ｈは、エリアの面積をＡ_ｈとし、グリッド間隔をＤ_ｈとすると、下記式（５）で表すことができる。

グリッド設定部４１は、下記式（６）に従って、グリッド点の数Ｍ_ｈを、電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきの平均値Ω_ｈバーが大きいほど多くし、小さいほど、少なくなるように設定する。すなわち、グリッド設定部４１は、下記式（７）に従って、エリアごとのグリッド間隔Ｄ_ｈを設定する。Ω_ｊバーは、第ｊのエリアにおける電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきの平均値である。

グリッド設定部４１は、グリッド間隔Ｄ_ｈを設定すると、全てのエリアでグリッド間隔Ｄ_ｈを設定したか否かを確認する（ステップＳＴ２）。ここで、グリッド間隔Ｄ_ｈを設定していないエリアがあれば（ステップＳＴ２；ＮＯ）、グリッド設定部４１は、ステップＳＴ１の処理に戻り、次のエリアのグリッド間隔Ｄ_ｈを設定する。

グリッド設定部４１によって全てのエリアのグリッド間隔Ｄ_ｈが設定された場合（ステップＳＴ２；ＹＥＳ）、計算部４２は、複数の電子基準点５によってそれぞれ計測された測位の補正情報に基づいて、グリッド設定部４１によって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する電離層補正値を計算する（ステップＳＴ３）。

次に、送信部４３は、グリッド設定部４１によって設定されたグリッド間隔の測位補強情報ａを、準天頂衛星１に送信する処理を行う（ステップＳＴ４）。例えば、送信部４３は、アップリンク局６を介して、計算部４２によって計算された電離層補正値を含む測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、主管制局４から受信された測位補強情報ａを地上局端末３に配信する。地上局端末３は、準天頂衛星１から配信された測位補強情報ａのうち、当該地上局端末３に最も近いグリッド点に対応する電離層補正値を含む測位補強情報ａを受信し、受信された測位補強情報ａに含まれる電離層補正値を用いて測位情報ｂを補正する。これにより、地上局端末３において、センチメートル級の測位精度が実現される。

続いて、実施の形態１に係る情報処理装置の機能を実現するハードウェア構成について説明する。実施の形態１に係る情報処理装置における、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の機能は、処理回路により実現される。すなわち、実施の形態１に係る情報処理装置は、図４のステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

図５Ａは、実施の形態１に係る情報処理装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る情報処理装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、入力インタフェース１００は、グリッド設定部４１がデータベース４０から入力する情報を中継し、さらに、計算部４２が電子基準点５から入力する情報を中継するインタフェースである。出力インタフェース１０１は、送信部４３からアップリンク局６へ出力される情報を中継するインタフェースである。

上記処理回路が図５Ａに示す専用のハードウェアである場合、処理回路１０２は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。なお、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

上記処理回路が図５Ｂに示すプロセッサ１０３である場合、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０４に記憶される。プロセッサ１０３は、メモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の機能を実現する。すなわち、実施の形態１に係る情報処理装置は、プロセッサ１０３によって実行されるときに、図４に示したステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０４を備える。これらのプログラムは、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の手順または方法をコンピュータに実行させるものである。メモリ１０４は、コンピュータを、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

メモリ１０４には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。

なお、グリッド設定部４１、計算部４２および送信部４３の機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。
例えば、送信部４３については、専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、グリッド設定部４１および計算部４２については、プロセッサ１０３がメモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することでその機能を実現してもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせによって、上記機能のそれぞれを実現することができる。

以上のように、実施の形態１に係る情報処理装置は、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報（電離層補正値の空間的なばらつきの平均値）に基づいて、準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド間隔Ｄ_ｈを設定する。これにより、電離層擾乱が発生しても、測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。また、図４に示した測位補強情報送信方法を実行することで、上記と同様の効果が得られる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る情報処理装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した主管制局４に相当する装置である。図６に示す情報処理装置は、データベース４０Ａ、グリッド設定部４１Ａ、計算部４２および送信部４３を備えて構成され、複数の電子基準点５のそれぞれによって計測された測位の補正情報に基づいて、複数のグリッド点のそれぞれに対応した測位補強情報ａを生成する。

データベース４０Ａは、エリアごとの各グリッド点に対応する電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）の過去の履歴データが格納されている。なお、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いが特定可能になるまで、電離層補正値の誤差σは、長期間、エリアごとにモニタされ、データベース４０Ａに格納される。

電離層擾乱の影響を強く受けたエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の誤差σが大きく、電離層擾乱の影響をあまり受けなかったエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の誤差σが小さい。すなわち、電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）は、電離層擾乱の発生度合いの指標値となり得る。

なお、データベース４０Ａは、実施の形態２に係る情報処理装置とは別に設けられた装置が備えてもよい。この場合、実施の形態２に係る情報処理装置は、上記装置に無線または有線で接続して、データベース４０Ａに格納されたデータを読み出す。このように、実施の形態１に係る情報処理装置は、データベース４０Ａを備えていなくてもよい。

グリッド設定部４１Ａは、データベース４０Ａから読み出したエリアごとの電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）の過去の履歴データの統計情報に基づいて、測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定する。実施の形態１と同様に、グリッド設定部４１Ａによって、グリッド点の間隔は静的に設定される。静的とは、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、グリッド点の間隔を予め設定しておくことを意味する。

また、グリッド設定部４１Ａは、準天頂衛星１から配信される測位補強情報ａのそれぞれに対応するグリッド点の総数が規定値以下になるようにグリッド間隔を設定する。規定値とは、測位補強情報ａの伝送容量の制限を満たすグリッド点の総数である。

例えば、グリッド設定部４１Ａは、エリアごとに、データベース４０Ａから、下記式（８）で表されるグリッド点ごとの電離層補正値の誤差σ_Ｇｉを読み出す。下記式（８）において、ｘ_Ｇｉおよびｙ_Ｇｉは第ｉのグリッド点の緯度および経度であり、σ_Ｇｉは第ｉのグリッド点に対応する電離層補正値の誤差（インテグリティ情報）である。Ｎは１以上の自然数である。

次に、グリッド設定部４１Ａは、下記式（９）に基づいて、エリアごとに、電離層補正値の誤差σ_Ｇｉの空間的な平均を計算する。下記式（９）において、ｉ∈ｈは、第ｈのエリアに含まれる電子基準点５のインデックスｉの集合を意味しており、ｍｅａｎは、平均をとることを意味する。グリッド設定部４１Ａは、データベース４０Ａから、長期間計測された電離層補正値の誤差σ_Ｇｉを読み出し、下記式（９）を用いて電離層補正値の誤差σ_Ｇｉの空間的な平均を計算し、下記式（１０）を用いて、電離層補正値の誤差σ_Ｇｉの空間的な平均の平均値ξ_ｈバーを計算する。平均値ξ_ｈバーは、電離層の安定度合いの尺度となり得る。

測位補強情報ａを送信するグリッド点の総数の規定値ＴＨは、各エリア内のグリッド点の数をＭ_ｈとした場合、上記式（４）で表すことができる。さらに、グリッド点の数Ｍ_ｈは、エリアの面積をＡ_ｈとし、グリッド間隔をＤ_ｈとすると、上記式（５）で表すことができる。

グリッド設定部４１Ａは、下記式（１１）に従って、グリッド点の数Ｍ_ｈを、（ξ_ｈバー）^−１が大きいほど多くし、小さいほど、少なくなるように設定する。すなわち、グリッド設定部４１Ａは、下記式（１２）に従って、エリアごとのグリッド間隔Ｄ_ｈを設定する。（ξ_ｊバー）^−１は、第ｊのエリアにおける電離層補正値の誤差σ_Ｇｉの空間的な平均の平均値の逆数である。

計算部４２は、複数の電子基準点５によってそれぞれ計測された測位補正情報に基づいて、グリッド設定部４１Ａによって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算する。実施の形態２における計算部４２では、測位補正情報である電離層補正値の誤差σを計算する。

送信部４３は、計算部４２によって計算された電離層補正値の誤差σを含む測位補強情報ａを、準天頂衛星１に送信する処理を行う。例えば、送信部４３は、アップリンク局６を介して、測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、主管制局４から受信された測位補強情報ａを地上局端末３に配信する。

なお、実施の形態２に係る情報処理装置における、グリッド設定部４１Ａ、計算部４２および送信部４３の機能は、処理回路によって実現される。処理回路は、図５Ａに示した専用のハードウェアの処理回路１０２であってもよいが、図５Ｂに示したメモリ１０４に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０３であってもよい。

以上のように、実施の形態２に係る情報処理装置は、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報（電離層補正値の誤差σの空間的な平均の平均値）に基づいて、準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド間隔Ｄ_ｈを設定する。これにより、電離層擾乱が発生しても、測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。また、前述した手順の測位補強情報送信方法を実行することで、上記と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る情報処理装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した主管制局４に相当する装置である。図７に示す情報処理装置は、データベース４０、計算部４２、送信部４３、選択部４４および決定部４５を備えて構成され、複数の電子基準点５のそれぞれによって計測された測位の補正情報に基づいて、複数のグリッド点のそれぞれに対応した測位補強情報ａを生成する。

データベース４０は、実施の形態１と同様に、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値が格納されたデータベースであり、例えば、エリアごとの各グリッド点に対応する電離層補正値の過去の履歴が格納される。なお、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いが特定可能になるまで、電離層補正値は、長期間、エリアごとにモニタされ、データベース４０に格納される。

なお、データベース４０は、実施の形態３に係る情報処理装置とは別に設けられた装置が備えてもよい。この場合、実施の形態３に係る情報処理装置は、上記装置に無線または有線で接続して、データベース４０に格納されたデータを読み出す。このように、実施の形態３に係る情報処理装置は、データベース４０を備えていなくてもよい。

計算部４２は、複数の電子基準点５によってそれぞれ計測された補正情報に基づいて、エリアごとに含まれる全てのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算する。
例えば、計算部４２は、エリアごとに含まれる全てのグリッド点にそれぞれ対応する電離層補正値を計算する。

選択部４４は、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、計算部４２によって計算された電離層補正値を近似する近似関数の次数を選択する。
例えば、選択部４４は、緯度が低いエリアについては、電離層補正値を近似する関数の次数を高くし、緯度が高いエリアについては、電離層補正値を近似する関数の次数を低くする。日本国において、エリアとは、図３に示したように、関東エリア、関西エリア、九州エリアなどである。電離層擾乱の長期的な発生度合いは、一般に、南の緯度のエリアであるほど多いと言われている。

例えば、選択部４４は、データベース４０から読み出した電離層補正値の過去の履歴データの統計情報に基づいて、計算部４２によってエリアごとに計算された電離層補正値を近似する近似関数の次数を選択する。一般に、電離層擾乱の影響を強く受けたエリアにおいて、電離層補正値は、時間的または空間的にばらつくか、値が大きくなる。すなわち、電離層補正値は、電離層擾乱の発生度合いの指標値となり得る。

そこで、選択部４４は、電離層擾乱の発生度合いが多いエリアにおいては、計算部４２によって計算されたグリッド点ごとの電離層補正値を近似する近似関数の次数として高い次数を選択し、電離層擾乱の発生度合いが少ないエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値を近似する近似関数の次数として低い次数を選択する。さらに、選択部４４は、準天頂衛星１から配信される測位補強情報ａのそれぞれに対応するグリッド点の総数が規定値以下になる近似関数の次数を選択する。規定値とは、測位補強情報ａの伝送容量の制限を満たすグリッド点の総数である。

従来のＣＬＡＳでは、電離層補正値を近似する関数として１次の近似関数が用いられる場合があったが、選択部４４は、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いに応じて、下記式（１３）で表される２次の近似関数を選択する。なお、ｐ_００、ｐ_１０、ｐ_２０、ｐ_０１、ｐ_０２、ｐ_１１、ｐ_２１およびｐ_１２は、下記式（１３）に示す近似関数の係数である。また、下記式（１３）は、次数をＭとすると、下記式（１４）のように一般化することができる。

次数Ｍである近似関数の係数の総数をＣ_Ｍとし、第ｈのエリアに対応する次数をＭ（ｈ）とし、次数Ｍ（ｈ）である近似関数の係数の総数をＣ_Ｍ（ｈ）とした場合に、グリッド点の総数が規定値以下になる近似関数の係数の総数は、下記式（１５）で表すことができる。

選択部４４は、エリアごとの次数Ｍ（ｈ）を、下記式（１６）に従って、電離層補正値Ｉ_Ｇｉの空間的なばらつきの平均値Ω_ｈバーを用いて計算する。次数Ｍ（ｈ）は、Ω_ｈバーが大きいほど、高い次数を選択し、Ω_ｈバーが小さいほど、低い次数を選択する。なお、下記式（１６）において、Ｋは、ユーザによって設定されるパラメータである。

決定部４５は、選択部４４によって選択された次数の近似関数を用いて電離層補正値を近似したときの近似関数の係数の値を決定する。例えば、決定部４５は、上記式（１３）の近似関数について最小二乗法を用いることによって、係数ｐ_００、ｐ_１０、ｐ_２０、ｐ_０１、ｐ_０２、ｐ_１１、ｐ_２１およびｐ_１２を算出する。

送信部４３は、決定部４５によって決定された係数の値を、測位補強情報ａに含めて準天頂衛星１に送信する処理を行う。例えば、送信部４３は、アップリンク局６を介して、測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、主管制局４から受信された測位補強情報ａを地上局端末３に配信する。電離層補正値を近似関数で近似したときの係数のみが測位補強情報ａとして送信されるので、伝送すべき情報量が削減される。また、電離層擾乱の発生度合いに応じて近似関数の次数が選択されるので、近似誤差を低減することができる。

なお、実施の形態３に係る情報処理装置における、計算部４２、送信部４３、選択部４４および決定部４５の機能は、処理回路によって実現される。処理回路は、図５Ａに示した専用のハードウェアの処理回路１０２であってもよいが、図５Ｂに示したメモリ１０４に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０３であってもよい。

以上のように、実施の形態３に係る情報処理装置は、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報（電離層補正値の空間的なばらつきの平均値）に基づいて、電離層補正値を近似する近似関数の次数を選択し、選択された次数の近似関数を用いて電離層補正値が近似されたときの係数の値を決定し、決定された係数の値を測位補強情報ａに含めて送信する。これにより、電離層擾乱が発生しても測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。また、前述した手順の測位補強情報送信方法を実行することで、上記と同様の効果が得られる。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４に係る情報処理装置の構成を示すブロック図であり、図１に示した主管制局４に相当する装置である。図８に示す情報処理装置は、データベース４０Ａ、計算部４２、送信部４３、選択部４４Ａおよび決定部４５Ａを備えており、複数の電子基準点５のそれぞれによって計測された測位補正情報に基づいて、複数のグリッド点のそれぞれに対応した測位補強情報ａを生成する。

データベース４０Ａは、エリアごとの各グリッド点に対応する電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）の過去の履歴データが格納されている。なお、エリアごとの電離層擾乱の発生度合いが特定可能になるまで、電離層補正値の誤差σは、長期間、エリアごとにモニタされ、データベース４０Ａに格納される。

電離層擾乱の影響を強く受けたエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の誤差σが大きく、電離層擾乱の影響をあまり受けなかったエリアでは、グリッド点ごとの電離層補正値の誤差σが小さい。すなわち、電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）は、電離層擾乱の発生度合いの指標値となり得る。

なお、データベース４０Ａは、実施の形態２に係る情報処理装置とは別に設けられた装置が備えてもよい。この場合、実施の形態２に係る情報処理装置は、上記装置に無線または有線で接続して、データベース４０Ａに格納されたデータを読み出す。このように、実施の形態１に係る情報処理装置は、データベース４０Ａを備えていなくてもよい。

計算部４２は、エリアごとに含まれる全てのグリッド点にそれぞれ対応する電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）を計算する。

選択部４４Ａは、電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）の過去の履歴データの統計情報に基づいて、計算部４２によってグリッド点ごとに計算された電離層補正値の誤差σを近似する近似関数の次数を選択する。例えば、選択部４４Ａは、下記式（１７）に従って、エリアごとの次数Ｍ（ｈ）を選択する。次数Ｍ（ｈ）は、第ｈのエリアにおける電離層補正値の誤差σ_Ｇｉの空間的な平均の平均値の逆数である（ξ_ｈバー）^−１が大きいほど、高い次数を選択し、（ξ_ｈバー）^−１が小さいほど、低い次数を選択する。下記式（１７）において、Ｋは、ユーザによって設定されるパラメータである。

決定部４５Ａは、選択部４４Ａによって選択された次数の近似関数を用いて電離層補正値の誤差σが近似されたときの近似関数の係数の値を決定する。例えば、決定部４５Ａは、上記式（１３）の近似関数について最小二乗法を用いることによって、係数ｐ_００、ｐ_１０、ｐ_２０、ｐ_０１、ｐ_０２、ｐ_１１、ｐ_２１およびｐ_１２を算出する。

送信部４３は、決定部４５Ａによって決定された係数の値を、測位補強情報ａに含めて準天頂衛星１に送信する処理を行う。例えば、送信部４３は、アップリンク局６を介して測位補強情報ａを準天頂衛星１に送信する。準天頂衛星１は、主管制局４から受信された測位補強情報ａを地上局端末３に配信する。電離層補正値の誤差σが近似関数で近似されたときの係数のみが測位補強情報ａに含めて送信されるので、伝送すべき情報量が削減される。また、電離層擾乱の発生度合いに応じて近似関数の次数が選択されるので、近似誤差を低減することができる。

なお、実施の形態４に係る情報処理装置における、計算部４２、送信部４３、選択部４４Ａおよび決定部４５Ａの機能は、処理回路によって実現される。処理回路は、図５Ａに示した専用のハードウェアの処理回路１０２であってもよいが、図５Ｂに示したメモリ１０４に記憶されたプログラムを実行するプロセッサ１０３であってもよい。

以上のように、実施の形態４に係る情報処理装置は、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報（電離層補正値の誤差σの空間的な平均の平均値）に基づいて、電離層補正値の誤差σを近似する近似関数の次数を選択し、選択された次数の近似関数を用いて電離層補正値の誤差σが近似されたときの係数の値を決定し、決定された係数の値を、測位補強情報ａに含めて送信する。これにより、電離層擾乱が発生しても測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。また、前述した手順の測位補強情報送信方法を実行することで、上記と同様の効果が得られる。

なお、実施の形態１から実施の形態４の説明において、電離層擾乱の発生度合いの指標値が、電離層補正値または電離層補正値の誤差σ（インテグリティ情報）である場合を示した。しかしながら、実施の形態１から実施の形態４までに示した各情報処理装置では、電離層補正値または電離層補正値の誤差σに限定されるものではなく、電離層擾乱の発生度合いの指標値となり得る情報であればよい。

実施の形態５．
電離層擾乱は、一般に、赤道に近いほど、その発生度合いが高い。そこで、実施の形態５に係る情報処理装置では、赤道に近い緯度であれば、グリッド間隔を狭くし、赤道から遠い緯度であれば、グリッド間隔を広く設定する。緯度は、磁気緯度あるいは地理緯度を基準とする。例えば、実施の形態１または実施の形態２に示したグリッド設定部が、エリアの緯度の違いに応じて、準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定する。また、実施の形態３または実施の形態４に示した選択部が、近似関数の次数を選択するとともに、エリアの緯度の違いに応じて、測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定してもよい。

図９は、電離層擾乱の影響を受けやすいエリアを緯度ごとに分けた図であって、緯度の違いに応じて、地上を（１ａ）から（６ａ）の６つのエリアに分けた場合を示している。赤道に近いエリアと赤道から遠いエリアの２つのエリアだけでなく、実施の形態５に係る情報処理装置では、赤道に対する近さに関して２段階以上に分けたエリアでグリッド間隔を徐々に変更してもよい。なお、実施の形態５に係る情報処理装置は、準天頂衛星１から配信すべき測位補強情報ａに対応するグリッド点の総数が規定値以下になるようにグリッド間隔を設定する。規定値とは、測位補強情報ａの伝送容量の制限を満たすグリッド点の総数である。

以上のように、実施の形態５に係る情報処理装置は、地上の緯度の違いに応じて準天頂衛星１から測位補強情報ａを送信するグリッド点の間隔を設定する。これにより、電離層擾乱が発生しても、測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

本発明に係る情報処理装置は、電離層擾乱が発生しても、測位精度を保ちつつ測位補強情報の情報量を削減することができるので、例えば、ＣＬＡＳに代表される測位システムに利用可能である。

１ 準天頂衛星、２ ＧＮＳＳ衛星、３ 地上局端末、４ 主管制局、５ 電子基準点、６ アップリンク局、４０，４０Ａ データベース、４１，４１Ａ グリッド設定部、４２ 計算部、４３ 送信部、４４，４４Ａ 選択部、４５，４５Ａ 決定部、１００ 入力インタフェース、１０１ 出力インタフェース、１０２ 処理回路、１０３ プロセッサ、１０４ メモリ。

Claims (9)

1. 測位補強情報を送信する第１の衛星と、測位情報を送信する第２の衛星と、前記測位情報を用いて測位を行う端末とを備え、前記第１の衛星が、地上に設定されたグリッド点に対応する前記測位補強情報を送信し、前記端末が、前記測位補強情報を用いて前記測位情報を補正して測位を行う測位システムに用いられる情報処理装置であって、
   地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算する計算部と、
   前記計算部によって計算された前記測位補正情報を含む前記測位補強情報を、前記第１の衛星に送信する処理を行う送信部と、
   を備えたことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記設定部は、電離層における前記測位情報の伝送遅延の補正に用いられる電離層補正値の統計情報に基づいて、前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定すること
   を特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
3. 前記設定部は、電離層における前記測位情報の伝送遅延の補正に用いられる電離層補正値の誤差の統計情報に基づいて、前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定すること
   を特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
4. 前記設定部は、地上の緯度の違いに応じて前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の情報処理装置。
5. 測位補強情報を送信する第１の衛星と、測位情報を送信する第２の衛星と、前記測位情報を用いて測位を行う端末とを備え、前記第１の衛星が、地上に設定されたグリッド点に対応する前記測位補強情報を送信し、前記端末が、前記測位補強情報を用いて前記測位情報を補正して測位を行う測位システムに用いられる情報処理装置であって、
   地上を複数に分けるエリアごとに設定されたグリッド点に対応する測位補正情報を計算する計算部と、
   エリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、前記計算部によって計算された前記測位補正情報を近似する近似関数の次数を選択する選択部と、
   前記選択部によって選択された次数の近似関数を用いて前記測位補正情報が近似されたときの近似関数の係数の値を決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された係数の値を、前記測位補強情報に含めて前記第１の衛星に送信する処理を行う送信部と、
   を備えたことを特徴とする情報処理装置。
6. 前記選択部は、電離層における前記測位情報の伝送遅延の補正に用いられる電離層補正値の統計情報に基づいて、前記計算部によってエリアごとに計算された前記電離層補正値を近似する近似関数の次数を選択すること
   を特徴とする請求項５記載の情報処理装置。
7. 前記選択部は、電離層における前記測位情報の伝送遅延の補正に用いられる電離層補正値の誤差の統計情報に基づいて、前記計算部によってエリアごとに計算されたエリアごとの前記電離層補正値の誤差を近似する近似関数の次数を選択すること
   を特徴とする請求項５記載の情報処理装置。
8. 前記選択部は、前記地上の緯度の違いに応じて前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定すること
   を特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項記載の情報処理装置。
9. 測位補強情報を送信する第１の衛星と、測位情報を送信する第２の衛星と、前記測位情報を用いて測位を行う端末とを備え、前記第１の衛星が、地上に設定されたグリッド点に対応する前記測位補強情報を送信し、前記端末が、前記測位補強情報を用いて前記測位情報を補正して測位を行う測位システムの測位補強情報送信方法であって、
   設定部が、地上を複数に分けるエリアごとの電離層擾乱の発生度合いの指標値の統計情報に基づいて、前記第１の衛星から前記測位補強情報を送信するグリッド点の間隔を設定するステップと、
   計算部が、前記設定部によって設定された間隔ごとのグリッド点にそれぞれ対応する測位補正情報を計算するステップと、
   送信部が、前記計算部によって計算された前記測位補正情報を含む前記測位補強情報を、前記第１の衛星に送信する処理を行うステップと、
   を備えたことを特徴とする測位補強情報送信方法。

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